đồ án tốt nghiệp động cơ điêsel DSC 80

LờI NóI ĐầU
động cơ đốt trong là động cơ nhiệt, có nhiệm vụ biến
nhiệt năng thành cơ năng. Quá trình động cơ hoạt động,
thực tế chỉ có khoảng 20ữ 40% tổng lợng nhiệt đa vào
động cơ là đợc chuyển thành công có ích, số còn lại bị thất
thoát do nhiều nguyên nhân, trong đó chủ yếu là thất thoát
nhiệt truyền cho nớc làm mát và do khí thải mang ra ngoài.
Mặt khác, tình trạng kỹ thuật, hiệu quả làm việc cũng nh
tuổi thọ của động cơ phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái
nhiệt của nó. Nếu động cơ quá nóng sẽ dẫn tới tình trạng
làm bó kẹt các chi tiết có chuyển động tơng đối với nhau
(cặp pít tông-xi lanh...), tăng cờng độ mài mòn do khả năng
bôi trơn của dầu giảm... Còn nếu nhiệt độ động cơ quá
thấp sẽ làm tăng độ nhớt của dầu bôi trơn, gây khó khăn cho
việc bôi trơn các chi tiết, làm tăng tổn thất cơ giới cho dẫn
động quạt gió, bơm nớc, bơm dầu...
Vì vậy để nâng cao hiệu suất nhiệt cho động cơ,
giúp cho động cơ làm việc ổn định ở nhiệt độ thích hợp,
tận dụng đợc những phần nhiệt bị thất thoát phục vụ cho
mục đích khác, đòi hỏi chúng ta phải biết kiểm tra, đánh
giá và tính toán đợc trị số các thành phần nhiệt chuyển đổi
trong động cơ. Trên cơ sở đó có thể đa ra những biện pháp
nhằm giảm thiểu sự tổn thất nhiệt, nâng cao hiệu suất sử
dụng nhiệt cho động cơ.
Bài toán cân bằng nhiệt cho động cơ đợc đặt ra chính
là một trong những nội dung quan trọng giải quyết các vấn
đề nêu ra ở trên. Giải quyết tốt bài toán cân bằng nhiệt có ý

1

nghĩa quan trọng đảm bảo cho động cơ làm việc ổn
định, kéo dài tuổi thọ, là cơ sở góp phần phục vụ cho việc
nghiên cứu, cải tiến nhằm đạt đợc hiệu quả kinh tế cao nhất
trong quá trình sử dụng động cơ.
Em đợc giao nhiệm vụ làm đồ án tốt nghiệp với đề tài:
Khảo sát cân bằng nhiệt của động cơ Diesel Sông Công
DSC-80. Đề tài đợc hoàn thành với tổng số 70 trang thuyết
minh khổ A4 và 06 bản vẽ khổ A0, với bố cục nh sau:
Chơng 1: Đặc điểm kết cấu động cơ diesel Sông Công
DSC-80 (19 trang)
Chơng 2: Cơ sở lý thuyết của bài toán cân bằng nhiệt (12
trang).
Chơng 3: Thực nghiệm khảo sát cân bằng nhiệt động cơ
DSC-80 (29 trang).
Kết luận.
Phụ lục 1: Chơng trình tính toán khảo sát cân bằng nhiệt
động cơ DSC-80
Mặc dù đã rất nỗ lực nhng chắc chắn đồ án sẽ không
thể tránh khỏi những thiếu sót do hạn chế về mặt kiến thức
và thời gian. Vì vậy, em rất kính mong đợc sự chỉ bảo của
các thầy giáo, sự góp ý của các bạn đồng nghiệp để Đồ án tốt
nghiệp của em đợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 12 tháng 6 năm
2017
Học viên

2

Nguyễn Xuân Đạt

Chơng 1. ĐặC ĐIểM KếT CấU Động cơ
diesel sông công dsc-80
1.1. Các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ DSC-80
Động cơ DSC-80 là động cơ diesel 4 kỳ, không tăng áp,
bốn xy lanh bố trí thành một hàng thẳng đứng, làm mát cỡng bức bằng nớc kiểu 1 vòng tuần hoàn kín, buồng cháy
thống nhất. Động cơ DSC-80 đợc khởi động nhờ một động
cơ phụ là động cơ xăng 2 kỳ, một xy lanh có dùng bộ chế
hoà khí. Động cơ đợc lắp trên máy kéo MT-80 (ở Việt Nam
do nhà máy Diesel Sông Công chế tạo và gọi là DSC-80, ở
BELARUS gọi là -241). Động cơ DSC-80 cũng đợc đặt trên
các tàu thuyền đánh cá và dùng cho các loại phà, sà lan cỡ

3


nhỏ. Các thông số kỹ thuật chính của động cơ đợc thể hiện
trong Bảng 1.1:
Bảng 1.1. Bảng các thông số kỹ thuật chính của Động
cơ DSC-80
TT

thông số

Đơn vị

Giá trị

tính

01
02
03
04
05

Mã hiệu động cơ: DSC-80
Đờng kính xy lanh: D
Hành trình pít tông: S
Thể tích công tác của các xy lanh: Vh
Thứ tự đánh số của các xy lanh (nhìn

06
07
08
09

từ phía quạt gió)
Thứ tự công tác của các xy lanh
Tỷ số nén:
Công suất định mức: Neđm
Số vòng quay ứng với công suất định

mm
mm
dm3

110
125
4,75

1-2-3-4

KW (ml)
vg/ph

1-3-4-2
16
58,88 (80)
2200

vg/ph
vg/ph

2380
600

độ

25-27

13 Suất tiêu hao nhiên liệu
14 Mô men xoắn cực đại: Memax

GQTK
g/KW.h
Nm

180
272

15 Số vòng quay trục khuỷu tơng ứng: nM

(KG.m)
vg/ph

(28)
1385

mức
10 Số vòng quay không tải cực đại
11 Số vòng quay không tải ổn định nhỏ
nhất
12 Góc phun sớm nhiên liệu

16 Bơm nhiên liệu: TH - 5
- Bơm cao áp: (BCA) 4 phân bơm, một
hàng
- Bơm thấp áp: lắp cùng một khối với
BCA
17 Bộ điều tốc: cơ học, đa chế độ, có
bộ hiệu chỉnh lợng cung cấp nhiên liệu

4


cực đại
18 Vòi phun -22: kiểu kín, nhiều lỗ
phun.
19 Bầu lọc không khí: hai tầng nối tiếp,
- Tầng 1: làm sạch theo nguyên lý ly

tâm khô và tự động phun bụi ra
ngoài.
- Tầng 2: lọc thấm qua các cuộn lọc
bằng các tông.
20 Trọng lợng khô của động cơ

kg

430

lít

130

thùng

02

23 Lợng nớc trong hệ thống làm mát

lít

19

24 Lợng dầu trong hệ thống bôi trơn

lít

15

21 Dầu bôi trơn: M10, M10
22 Thể tích thùng chứa nhiên liệu
Số thùng nhiên liệu

động cơ

1.2. Đặc điểm kết cấu một số cơ cấu, hệ thống của
động cơ DSC-80
Mặt cắt dọc và mặt cắt ngang của động cơ DSC-80
đợc trình bày trên Hình 1.1 và Hình 1.2.
1.2.1. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền (CCKTTT) dùng để biến
chuyển động
tịnh tiến của pít tông thành chuyển động quay của trục
khuỷu và ngợc lại. CCKTTT gồm hai nhóm chi tiết cơ bản:
- Nhóm chi tiết cố định: Khối xy lanh, nắp máy, nắp xy
lanh...

5


- Nhóm chi tiết chuyển động: Pít tông, trục pít tông,
trục khuỷu, thanh truyền, bánh đà, pu-li...
1.2.1.1. Nhóm chi tiết cố định
* Khối xy lanh
Khối xy lanh (Hình 1.1 và Hình 1.2) là chi tiết lớn nhất
của động cơ, nó xác định kích thớc cho cả động cơ. Đồng
thời, nó còn là nơi lắp đặt hầu hết các chi tiết, cơ cấu, hệ
thống khác của động cơ nh: CCKTTT, hệ thống bôi trơn, hệ
thống làm mát... Khối xy lanh đợc đúc bằng gang xám, liền

khối với nửa trên các te theo kết cấu dạng thân xi lanh - hộp
trục khuỷu để tăng độ cứng vững, giảm bớt đợc số lợng bề
mặt lắp ghép, hạn chế khả năng biến dạng cục bộ và sự tập
trung ứng suất, tăng khả năng bao kín cho động cơ. Khối xy
lanh làm việc trong điều kiện nặng nề, có thể bị biến dạng
do chịu tác dụng của ứng suất cơ học, ứng suất nhiệt, ngoài
ra còn bị mài mòn do ma sát và ăn mòn hoá học.
ở phần dới của các vách ngăn đứng cũng nh thành trớc và
thành sau của khối xy lanh có đặt các gối đỡ của trục khuỷu.
Các gối đỡ cổ trục chính đợc chia thành hai nửa để thuận
tiện cho việc lắp bạc trợt và đợc cố định với nhau bằng các
gu giông.
ở góc trái bên trên của khối xy lanh, dọc theo thành ngoài
có rãnh nớc, có bốn lỗ đối diện với bốn xy lanh. Phần phải bên
trên của khối xy lanh đợc ngăn bằng vách ngăn đứng là ngăn
của con đội. Các đũa đẩy trợt trong lỗ của vách ngang. Ngăn
con đội có nắp đậy kín.
Các te dầu (hay nửa dới hộp trục khuỷu) có nhiệm vụ bao
6


kín khoang trục khuỷu và chứa dầu bôi trơn. Do khối thân
xy lanh đợc đúc liền với nửa trên hộp trục khuỷu bằng gang
có độ cứng vững cao nên bề mặt phân chia với nửa dới hộp
trục khuỷu đi qua đờng tâm trục khuỷu. Các te dầu đợc đúc
bằng hợp kim nhôm, bề mặt lắp ghép với khối thân máy có
gờ tăng độ cứng vững, bao kín nhờ đệm làm bằng amiăng.
Phía dới đáy có gờ đúc dày, có gia công lỗ ren lắp nút xả
dầu. Mặt bên các te có gia công lỗ để lắp que thăm dầu.
* Nắp xy lanh

Nắp xy lanh (Hình 1.1 và Hình 1.2) đợc đúc bằng
gang thành một khối liền cho cả 4 xy lanh và đợc cố định với
thân máy bằng các đai ốc và gu dông. Nắp xy lanh là nơi lắp
đặt cơ cấu phối khí: vòi phun, bugi, cụm xu páp... ngoài ra,
còn bố trí một số chi tiết của hệ thống làm mát, hệ thống thải
nạp của động cơ. Quá trình làm việc, nắp xy lanh chịu tải
trọng nhiệt cao, ứng suất nhiệt lớn, chịu ăn mòn hoá học và
chịu ứng suất ban đầu do lực xiết của gu giông. Giữa nắp xy
lanh và thân máy có đệm làm kín bằng amiăng. Trên nắp xy
lanh có gia công các lỗ để lắp xu páp nạp và xu páp thải, trên
gờ miệng lỗ gia công mặt côn 450 để tạo đế xu páp. Họng nạp
có đờng kính lớn hơn họng xả. Mỗi xy lanh có 1 xu páp nạp và 1
xu páp thải. Các xu páp đợc bố trí thành hàng dọc theo nắp
máy. ống nạp và ống thải đợc cố định với nắp xy lanh bằng các
gu giông, giữa chúng có đệm amiăng làm kín.
Trên nắp xy lanh còn đợc gia công 4 lỗ để lắp vòi phun.
Các lỗ này đợc ép các ống lót bằng đồng, mặt ngoài của các

7


ống lót tiếp xúc với nớc vì vậy vòi phun sẽ đợc làm mát tốt
hơn.
Các khoang chứa nớc làm mát trong nắp xy lanh đợc nối
thông với nhau và với áo nớc ở thân máy thông qua các lỗ. ở
phía trên phần trớc của nắp máy có khoang để gom nớc.
Trong khoang này có lắp van hằng nhiệt để đa nớc về két
mát hoặc trực tiếp về bơm nớc.
* ống lót xy lanh
ống lót xy lanh động cơ DSC-80 thuộc loại ống lót ớt, vai

tựa trên, phía dới đợc làm kín với khoang hộp trục khuỷu bằng
các gioăng cao su. ống đợc đúc bằng gang xám hợp kim C
21- 40 đợc lắp tự do vào lỗ của khối xy lanh và đợc ép chặt
xuống nhờ nắp xy lanh qua một tấm đệm vào mép trên của
xy lanh. Quá trình làm việc, ống lót xy lanh chịu tác dụng
của áp lực khí cháy, chịu nhiệt độ cao và bị ăn mòn hoá
học. Đặc biệt, nó bị ăn mòn ma sát rất lớn khi pít tông
chuyển động tỳ vào thành xy lanh. Vì vậy, để tăng độ
cứng và có khả năng chống mòn cao, mặt trong của xy lanh
đợc tôi cao tần với độ sâu từ 1ữ 2mm, sau đó đợc mài láng
bóng với độ chính xác cao để giảm ma sát giữa xéc măng,
pít tông với thành ống lót xy lanh. Việc nhiệt luyện nhằm
mục đích đảm bảo độ cứng và giảm tốc độ mài mòn. Để
đảm bảo chính xác và chắc chắn khi lắp ghép, đầu trên
và ở mặt ngoài đai dới của ống lót có gia công các vai tựa và
gờ định vị.
1.2.1.2. Nhóm chi tiết chuyển động

8


* Pít tông
Pít tông đợc đúc bằng hợp kim nhôm, đỉnh pít tông
cùng với thành ống lót xy lanh và nắp xy lanh tạo thành
khoang công tác của xy lanh động cơ. Pít tông có nhiệm vụ
tiếp nhận lực khí thể và truyền cho trục khuỷu động cơ
thông qua thanh truyền. Pít tông gồm ba phần: đỉnh, đầu
và thân pít tông (Hình 1.3).
- Đỉnh pít tông đợc đúc khoang lõm sâu ở chính giữa
tạo buồng cháy phù hợp với phơng pháp tạo hỗn hợp theo kiểu

màng M của động cơ.
- Đầu pít tông có tiện bốn rãnh để lắp các xéc măng, ba
rãnh trên lắp xéc măng khí, rãnh còn lại lắp xéc măng dầu.
Rãnh lắp xéc măng dầu có khoan hàng lỗ hớng tâm đờng
kính 4 mm để dầu qua đó chảy về các te động cơ.
- Thân pít tông làm nhiệm vụ dẫn hớng cho pít tông, trên
thân gia công 2 bệ để lắp chốt pít tông, ở hai đầu của các
bệ chốt có tiện 2 rãnh để lắp khóa hãm chốt. Phía mặt
ngoài của các bệ chốt pít tông đợc gia công vát dạng ôvan
để ngăn ngừa sự bó kẹt pít tông trong xy lanh do giãn nở vì
nhiệt khi động cơ làm việc. Trên phần thân về phía dới còn
có rãnh lắp xéc măng dầu.

9


1

2

1- xéc măng khí và rãnh xéc mămg khí; 2- xéc măng dầu và
rãnh xéc măng dầu; 3- thân pít tông; 4- khóa hãm; 5- chốt
pít tông; 6- bạcchốt pít tông; 7- thanh truyền; 8- bu lông
thanh truyền; 9- bạc đầu to thanh truyền; 10- nắp đầu to;
11- đệm khóa
Hình 1.3. Kết cấu cụm thanh truyền, pít tông động cơ
DSC-80
* Chốt pít tông
Chốt pít tông đợc chế tạo bằng thép cacbon C45 có dạng
hình trụ rỗng, mặt ngoài đợc gia công chính xác, tôi cao tần

để đạt độ cứng 55-60 HRC. Chốt pít tông đợc lắp với bệ
chốt và đầu nhỏ thanh truyền theo kiểu bơi. Chốt đợc hãm
bằng hai vòng khóa bằng thép lò xo để hạn chế dịch
chuyển dọc trục.

10


* Xéc măng
Xéc măng đợc chế tạo bằng gang với hàm lợng hợp kim
cao, để tránh bó kẹt và để lắp ghép khe hở miệng xéc
măng ở trạng thái lắp ghép trong xy lanh khoảng 0,4 - 0,8
mm. Khi lắp các xéc măng khí với pít tông vào xy lanh
miệng các xéc măng phải đợc bố trí lệch nhau 1200 để
giảm sự lọt khí. Xéc măng khí trên cùng do tiếp xúc trực tiếp
với khí cháy và chịu áp suất lớn nên bề mặt làm việc đợc mạ
một lớp Crôm xốp dày 0,18-0,2mm để chống mòn.
ở mỗi rãnh xéc măng dầu ngời ta lắp 2 xéc măng dầu
giống hệt nhau với lỡi vát cùng quay về phía dới có tác dụng tạo
màng dầu bôi trơn cho bề mặt làm việc của pít tông và
mặt gơng xy lanh đồng thời gạt dầu thừa về các te động
cơ. Khi lắp cặp xéc măng dầu vào một rãnh phải bố trí
miệng chúng lệch nhau 180o.
* Thanh truyền
Kết cấu cụm pít tông thanh truyền đợc trình bày trên
Hình 1.3. Thanh truyền đợc rèn dập bằng thép các bon C45,
đợc nhiệt luyện để tăng độ bền. Thanh truyền đợc chia làm
ba phần: đầu nhỏ, thân và đầu to. Đầu nhỏ thanh truyền có
dạng thành dày đợc ép bạc lót bằng đồng thau dạng trụ rỗng
để lắp ghép với chốt pít tông, phía trên có khối kim loại để

điều chỉnh khối lợng và có khoan lỗ hứng dầu bôi trơn chốt.
Thân thanh truyền có tiết diện ngang hình chữ I, lớn dần
về phía đầu to để giảm khối lợng mà vẫn đủ độ cứng
vững. Đầu to thanh truyền đợc gia công thành hai nửa, phần
tháo đợc gọi là nắp đầu to thanh truyền. Ngời ta gia công

11


tinh bề mặt bên trong của đầu to thanh truyền cùng với nắp
vì thế không đợc lắp lẫn các nắp đầu to với các thanh
truyền. Để lắp đúng, trên thân và nắp có đánh số theo thứ
tự của các xy lanh. Hai nửa của đầu to thanh truyền đợc cố
định với nhau bằng các bu lông thanh truyền. Bề mặt phân
chia đầu to thanh truyền vuông góc với thân thanh truyền.
Để tránh hiện tợng tự tháo ngời ta lắp các tấm hãm bằng thép.
* Trục khuỷu
Trục khuỷu của động cơ (Hình 1.1) là chi tiết chịu tải
trọng nặng nhất, nó tiếp nhận lực khí thể từ pít tông thông
qua thanh truyền và truyền mô men xoắn ra ngoài. Trục
khuỷu đợc chế tạo bằng thép hợp kim. Trục khuỷu gồm 5 cổ
trục và 4 cổ khuỷu, trên phần kéo dài của má khuỷu có bố
trí các đối trọng. Bề mặt cổ trục và cổ khuỷu đợc tôi cao
tần với chiều sâu lớp thấm tôi 3- 4mm và độ cứng đạt 55-60
HRC.
Phía trong cổ trục có khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn, để giảm
khối lợng cho trục khuỷu đồng thời tạo khoang chứa và lọc dầu
bôi trơn, các cổ khuỷu đợc khoan rỗng và nút kín ở hai đầu.
* Bánh đà
Dùng để tích lũy năng lợng lấy đà khi khởi động và để

thắng những trở lực tức thời trong thời gian làm việc, ổn
định tốc độ quay của trục khuỷu và để cân bằng động
cơ. Trên vành của bánh đà có dấu để xác định vị trí của
pít tông trong xy lanh thứ nhất tơng ứng với vị trí ở cuối quá
trình nén.

12


1.2.2 Cơ cấu phối khí
Động cơ DSC-80 lắp cơ cấu phối khí kiểu xu páp treo
(Hình 1.1 và 1.2), cơ cấu này gồm có: trục cam, con đội,
đũa đẩy, đòn bẩy (cò mổ), trục cò mổ, xu páp nạp và thải,
lò xo xu páp, đĩa lò xo, khóa hãm, ống dẫn hớng xu páp.
a, Trục cam
Trục cam đợc chế tạo bằng thép C45 biên dạng cam thải
có dạng khác cam nạp để cho pha thải dài hơn pha nạp. ổ đỡ
trục cam là loại ổ trợt có dạng lỗ trụ tròn gia công trên các
thành vách ngang. Các bạc ổ đỡ bằng đồng thanh đợc ép
vào lỗ sau đó đợc gia công tinh để đảm bảo độ đồng tâm.
ở cổ trớc của trục có khoan lỗ dọc trục và lỗ hớng kính để
dẫn dầu bôi trơn cho các ổ trục cam và các bánh răng.
b, Con đội
Con đội có dạng cốc trụ rỗng và đợc chế tạo bằng thép,
mặt tiếp xúc với đầu đũa đẩy đợc gia công dạng chỏm cầu
lõm. Trên bề mặt trụ có khoan lỗ thoát dầu.
c, Đũa đẩy
Đũa đẩy đợc làm bằng thép các bon, một đầu tiếp xúc
với con đội có dạng chỏm cầu lồi còn đầu kia tiếp xúc với bu
lông điều chỉnh lắp trên đầu cò mổ có dạng cầu lõm. Hai

chỏm cầu của đũa đẩy đợc nhiệt luyện để đạt độ cứng
50-60 HRC.
d, Cò mổ
Tám cò mổ bằng thép rèn dập đợc lắp trên giàn cò mổ,

13


phía tiếp xúc với đũa đẩy có lỗ ren lắp vít điều chỉnh, vít
này đợc hãm bằng đai ốc. Thân cò mổ có khoan lỗ dẫn dầu
bôi trơn đến phía đũa đẩy. Lỗ lắp ghép với trục đợc ép bạc
đồng thanh để giảm mài mòn. Các cò mổ đợc ép sát với giá
đỡ trục cò mổ nhờ các lò xo giãn cách, riêng cò mổ thứ nhất
và cuối cùng đợc hạn chế chuyển dịch dọc trục nhờ đệm và
bu lông đầu trục.
e, Trục cò mổ
Trục làm bằng thép có dạng trụ rỗng, đặt trong bốn giá
đỡ bằng gang, ba giá đầu giống nhau còn giá sau cùng có lỗ
ren để lắp ống dẫn dầu bôi trơn cho các cò mổ. Bề mặt trụ
ngoài đợc nhiệt luyện tại vùng tiếp xúc với cò mổ và toàn bộ
bề mặt đợc mài bóng. Trên bề mặt có các lỗ khoan để dẫn
dầu từ lòng trục tới bôi trơn bề mặt tiếp xúc với bạc cò mổ.
Hai đầu trục đợc nút kín bằng các đệm và các bu lông.
f, Xu páp
Mỗi xy lanh có một xu páp thải và một xu páp nạp. Đờng
kính của tán nấm xu páp thải là 42mm và của xu páp nạp là
48 mm. Mặt côn trên tán nấm xu páp đợc tỳ sát vào mặt tựa
của họng nhờ hai lò xo lồng vào nhau và có chiều xoắn ngợc
nhau. Một đầu lò xo tỳ vào mặt tựa trên nắp xy lanh còn
đầu kia tỳ vào đĩa lò xo, đĩa đợc hãm cứng với đuôi xu páp

bằng 2 móng hãm có gờ vòng ăn khớp với rãnh vòng trên phần
đuôi xu páp. Thân xu páp chuyển động tịnh tiến trong ống
dẫn hớng xu páp.
g, Cụm bánh răng dẫn động

14


Cụm bánh răng dẫn động gồm các bánh răng trụ có dạng
răng nghiêng, đợc bố trí trong khoang riêng biệt ở phía đầu
động cơ và có nắp che kín. Cụm gồm bánh răng dẫn động
trục khuỷu, bánh răng dẫn động trục cam, bánh răng trung
gian và bánh răng dẫn động bơm cao áp. Để hoạt động của
các xu páp và việc cung cấp nhiên liệu phù hợp với vị trí của
pít tông các bánh răng phải đợc lắp theo dấu đã định sẵn.
1.2.3. Hệ thống làm mát
a, Sơ đồ làm việc của hệ thống làm mát:
Hệ thống làm mát bằng nớc trên động cơ DSC-80 là hệ
thống kiểu tuần hoàn cỡng bức 1 vòng kín, trong hệ thống có
các phần tử: bơm nớc, két nớc, van hằng nhiệt, quạt gió, áo nớc
và các đờng ống. Sơ đồ hệ thống làm mát đợc thể hiện trên
Hình 1.4.
Hệ thống làm mát có tác dụng dẫn nhiệt thừa từ các chi
tiết của động cơ ra ngoài và giữ cho động cơ làm việc ở
chế độ nhiệt độ tốt nhất đồng thời sấy nóng nhanh động
cơ. Nếu động cơ quá nóng có thể làm cho pittông bị kẹt
trong xy lanh, dầu bôi trơn bị loãng ra và có thể bị cháy dẫn
đến độ mài mòn các chi tiết tăng, độ bền vững của chúng
bị giảm. Động cơ quá lạnh thì độ nhớt dầu bôi trơn lại tăng
lên, khả năng lu thông của nó giảm dẫn đến không đảm bảo

dầu bôi trơn cho các vị trí cần bôi trơn làm tăng ma sát giữa
các chi tiết chuyển động, đồng thời tiêu hao công suất cho
dẫn động bơm dầu, bơm nớc quạt gió tăng. Để động cơ làm
việc bình thờng thì nhiệt độ nớc làm mát cần đợc duy trì
trong khoảng 80-900C.

15


Sự lu thông của nớc trong động cơ khởi động:
Khi bắt đầu khởi động động cơ khởi động, nớc đợc
hâm nóng trong áo nớc của động cơ khởi động và bị nớc
lạnh của nắp khối xy lanh đẩy ra theo ống 7 đi vào khoang
bên rồi xuống khoang dới của thân bộ điều tiết nhiệt rồi lại
tiếp tục đi vào áo nớc của nắp xy lanh. Nh vậy khi trục khuỷu
động cơ cha chuyển động thì trong hệ thống làm mát đã
có nớc lu thông kiểu xy phông nhiệt. Nớc nóng từ động cơ
khởi động đi vào nắp khối xy lanh
của động cơ chính làm cho động cơ chính nóng lên và do
đó quá trình khởi động động cơ chính đợc nhẹ nhàng.
Sự lu thông của nớc ở động cơ chính
Tuỳ thuộc vào trạng thái nhiệt của động cơ sự tuần
hoàn của nớc trong hệ thống thực hiện theo vòng lớn hoặc
vòng nhỏ và đợc bảo đảm bằng bơm nớc 13 dẫn động từ pu
ly trục khuỷu thông qua đai truyền. Khi trạng thái nhiệt làm
việc của động cơ bình thờng thì nớc làm mát sẽ tuần hoàn
theo vòng lớn, trong trờng hợp này van hằng nhiệt 5 sẽ mở và
nớc qua đoạn ống cao su đến phần trên của két làm mát 2 và
theo ống trao đổi nhiệt xuống phần dới. Nớc qua két đợc làm
nguội bằng không khí do quạt cung cấp và do dòng không

khí sinh ra khi máy chuyển động. Lợng không khí qua két đợc điều chỉnh bằng cửa chớp 1. Nớc đợc làm nguội theo đờng
ống dới đợc hút trở lại bơm và sau đó đẩy vào động cơ. Khi
nhiệt độ nớc còn thấp (<700C) thì nớc sẽ thực hiện theo vòng
tuần hoàn nhỏ, lúc này van hằng nhiệt 5 đóng nớc không qua
két làm mát mà qua đờng ống tắt trở lại bơm và vào áo nớc

16


để đảm bảo sấy nóng nhanh động cơ chính, dần dần
nhiệt độ nớc làm mát tăng van hằng nhiệt mở ra và nớc lu
thông theo vòng tuần hoàn lớn.
b, Các cụm chính của hệ thống làm mát:
Bơm nớc:
Bơm nớc kiểu bơm ly tâm có nhiệm vụ cung cấp nớc
tuần hoàn trong hệ thống làm mát động. Bơm nớc đợc bố trí
phía đầu động cơ dẫn động từ trục khuỷu qua dây đai.
Nguyên lý hoạt động: Khi bơm làm việc, nớc từ rãnh dẫn
nớc chảy qua cánh bơm, sau đó dới tác dụng của lực ly tâm
nớc đợc hắt qua thành vỏ bơm và qua rãnh nớc vào áo nớc blốc
xilanh.
Két mát
Két mát là một thiết bị trao đổi nhiệt dùng để truyền
nhiệt từ nớc làm mát cho dòng không khí chuyển động qua.
Trên két mát có bố trí Van hơi-không khí, cấu tạo gồm: van
hơi 1 đặt lồng bên trong nó van không khí 2 (hình 1.5).

17

Hình 1.5: Sơ đồ làm
việc của van hơikhông khí

1

3

1- van hơi
2- van không khí

2

3- các lò xo

Nguyên lý hoạt động: khi nớc từ trong áo nớc của động
cơ đi vào két mát, nhiệt độ của nớc truyền qua ống dẫn nớc
ra các cánh tản nhiệt và truyền ra ngoài không khí. Không
khí lạnh từ ngoài đợc quạt gió hút qua két mát vào động cơ
nhờ vậy nhiệt độ nớc qua két giảm xuống. Khi áp suất trong
két mát lớn hơn qui định van hơi đợc mở ra và hơi sẽ thoát
ra ngoài, ngợc lại khi áp suất nớc trong hệ thống thấp, van
không khí đợc mở ra để tránh biến dạng các đờng ống dẫn
nớc do chênh lệch áp suất.
Van hằng nhiệt
Van hằng nhiệt có nhiệm vụ nâng nhanh nhiệt độ sấy
nóng và tự động duy trì chế độ của động cơ trong giới hạn
cho phép. Van đợc lắp vào khoang gom nớc trong nắp xi
lanh, van (xem Hình 1.6) gồm ống xếp bằng đồng, bên
trong có chứa 10 cm3 dung dịch 15% rợu êtylic. Trục van đợc

18


cố định với ống xếp, trên trục có hai van: van phụ và van
chính.

8
7

1

2
3

10 9

3

4

6
5

1- thân; 2- vòng; 3,12- ống xếp; 4- đệm; 5- ống mềm; 6đai kẹp; 7- vòng đệm; 8- bu lông; 13- van phụ; 14- van
chính.
Hình 1.6: Cụm van hằng nhiệt và nguyên lý làm việc của
van
Nguyên lý hoạt động: Khi nhiệt độ nớc nhỏ hơn 700C
thì chất giãn nở rắn cha sôi làm van đóng lại, nớc đi theo
vòng tuần hoàn nhỏ. Khi nhiệt độ nớc làm mát đạt 700 20C

thì chất giãn nở rắn sôi và giãn nở, đẩy màng cao su và đũa
đẩy đi lên mở van. Khi nhiệt độ nớc đạt 83 20 C thì van
đợc mở hoàn toàn, nớc đi theo vòng tuần hoàn lớn. Van phụ
cho nớc tuần hoàn về khoang hút của bơm bỏ qua két mát,
van chính cho nớc qua két mát trớc khi tới bơm.
19


1.2.4. Hệ thống bôi trơn động cơ
Hệ thống này làm nhiệm vụ lọc sạch, làm mát dầu bôi
trơn và đa dầu sạch tới các bề mặt ma sát, bôi trơn đồng
thời làm mát, bao kín, chống rỉ cho các chi tiết của động
cơ. Động cơ DSC-80 sử dụng hệ thống bôi trơn hỗn hợp. Dầu
đợc đa tới bề mặt làm việc của chi tiết chịu tải lớn dới áp
suất cao. Còn các chi tiết làm việc trong điều kiện thuận lợi
hơn đợc bôi trơn theo nguyên lý vung té.
Các chi tiết đợc bôi trơn dới áp suất cao gồm: bạc cổ
trục, bạc đầu to thanh truyền, trục giàn cò mổ của cơ cấu
phối khí, bạc trục cam, bánh răng trục cam. Các chi tiết còn lại
đợc bôi trơn bằng dầu vung té.
Bơm dầu
Bơm dầu là loại bơm bánh răng, một cấp dùng để cấp
dầu dới áp suất nhất định đến các bề mặt làm việc của các
chi tiết. áp suất dầu đợc điều chỉnh nhờ lò xo van định áp
trong khoảng 637,6.103ữ 686,7.103 Pa. Lu lợng tơng ứng của
bơm 36 lít/phút.
1.2.5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu làm nhiệm vụ lọc sạch
nhiên liệu, cung cấp lợng nhiên liệu phù hợp với mọi chế độ làm
việc, bảo đảm quy luật cung cấp nhiên liệu tốt nhất ở mọi

chế độ, phun tơi hòa trộn đều khắp buồng cháy, bảo đảm
lợng cung cấp nhiên liệu đồng đều nhau cho mỗi chu trình
cho từng xy lanh. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ
DSC-80 bao gồm các bộ phận sau: thùng chứa nhiên liệu, bầu

20


lọc thô, bầu lọc tinh, bơm cao áp, vòi phun, các đờng ống
dẫn nhiên liệu.
a, Bơm cao áp
Phun tơi nhiên liệu là một trong những yêu cầu quan
trọng để đảm bảo chất lợng quá trình cháy diễn ra trong xy
lanh. Bơm cao áp có nhiệm vụ tạo ra áp suất lớn trong các rãnh
của vòi phun để đảm bảo yêu cầu phun tơi nhiên liệu vào
buồng đốt. Để động cơ làm việc bình thờng thì bơm cao
áp phải cung cấp cho tất cả các vòi phun một lợng nhiên liệu
nh nhau khi vị trí pít tông trong các xy lanh nh nhau và
đồng thời góc phun sớm là tốt nhất.
Bơm cao áp lắp trên động cơ thực nghiệm DSC-80
thuộc loại bơm 1 dãy có nhiều phân bơm ký hiệu là TH-5.
Thân bơm đợc đúc bằng hợp kim nhôm thành một khối liền,
trục cam lắp trong thân bơm và quay trên hai ổ bi. Bơm có
4 phân bơm, khoảng cách giữa các phân bơm là 32mm, lợng
nhiên liệu cung cấp đợc điều chỉnh nhờ cơ cấu điều chỉnh
kiểu bu lông-đai ốc (tơng ứng với bàn đạp ga). Để đảm bảo
việc bắt đầu và kết thúc dứt khoát quá trình phun ngời ta
lắp trên phía đầu xy lanh bơm cao áp. Trên bơm có lắp bu
lông và đai ốc hãm để điều chỉnh thời điểm bắt đầu
phun nhiên liệu theo góc quay của trục cam. Bơm nhiên liệu

cũng đợc bôi trơn bằng dầu nhờn dùng cho động cơ diesel.
b, Bơm thấp áp
Năng suất và độ cung cấp nhiên liệu đồng đều ở bơm
cao áp phụ thuộc vào áp suất nhiên liệu ở rãnh của đầu bơm

21


cao áp. Qua nghiên cứu ngời ta thấy rằng khi áp suất ở rãnh của
đầu bơm cao áp giảm từ 0,049 MPa xuống 0,0098 MPa thì
công suất động cơ giảm đi 8 10%, còn độ cung cấp nhiên
liệu không đồng đều tăng lên 3 4 lần. Vì vậy để thắng lực
cản ở các bình lọc nhiên liệu và đảm bảo áp suất cần thiết ở
rãnh đầu bơm cao áp thì trên động cơ ngời ta bố trí thêm một
bơm thấp áp.
Bơm thấp áp dùng để hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu
qua bầu lọc thô, tạo áp suất 0,294ữ 0,491 MPa và đẩy nhiên liệu
tới bầu lọc tinh giúp nhiên liệu đợc lọc sạch trớc khi đi vào bơm
cao áp. Ngoài ra, trên cụm bơm thấp áp còn bố trí một bơm tay
để cấp đầy nhiên liệu cho bơm cao áp trớc khi khởi động
động cơ và để xả sạch bọt khí khi cần.
Bơm tay dùng để bơm đầy nhiên liệu và xả không khí
khỏi hệ thống cung cấp nhiên liệu trớc khi khởi động động
cơ. Bơm tay hoạt động theo nguyên tắc bơm pít tông một
chiều.
c, Bộ điều tốc
Trong quá trình làm việc, tải trọng tác dụng lên động
cơ luôn luôn bị thay đổi, nếu tải trọng giảm đi mà công
suất không giảm tơng ứng thì số vòng quay trục khuỷu sẽ
tăng lên còn khi động cơ bị quá tải thì số vòng quay trục

khuỷu lại giảm xuống. Bộ điều tốc có tác dụng điều chỉnh
công suất của động cơ một cách tự động ở bất kỳ chế độ
tải trọng nào giữ cho động cơ luôn luôn làm việc ở chế độ
tốc độ có lợi nhất.

22


Trên bơm cao áp HT-5 có lắp bộ điều tốc đa chế độ,
kiểu ly tâm tác dụng trực tiếp với sức căng ngoài của lò xo.
Để khởi động động cơ dễ dàng lúc không tải, ngời ta đặt
trên bộ điều tốc một bộ phận tự động làm giầu nhiên liệu
cung cấp. Mức độ gia tăng thêm của lợng nhiên liệu cực đại
và tơng ứng với nó là mô men xoắn đợc điều chỉnh nhờ vít
điều chỉnh.
e, Vòi phun
Trên động cơ DSC-80 có lắp vòi phun kiểu kín, nhiều lỗ
phun (ký hiệu -22), áp suất nâng kim phun 17,5-18,5 MP a.
Kết cấu vòi phun đợc thể hiện trên hình 1.7.
Hình 1.7. Vòi phun 22
1 - đai ốc vòi phun
2 - thân
3,7,16 - đệm
4 - lới lọc
5- ống nối
6- bu lông rỗng lòng
8- đai ốc mũ
9 - đai ốc hãm
10- vít điều chỉnh
11- lò xo

12 - đũa đẩy
13- kim phun
14- chốt
15- mũi phun
16 - đệm

23


Chơng 2. cơ sở lý thuyết của bài toán
cân bằng nhiệt
2.1. Mục đích, ý nghĩa của bài toán cân bằng nhiệt
Khi động cơ làm việc, các chi tiết của động cơ nhất là
các chi tiết trong buồng cháy, tiếp xúc với sản vật cháy có
nhiệt độ rất cao. Nhiệt độ đỉnh pít tông có thể lớn hơn
9000C. Nhiệt độ các chi tiết cao có thể dẫn đến các tác hại
sau:
+ Giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ chi tiết do
xuất hiện ứng suất nhiệt. Làm thay đổi tính chất cơ lý, hoá
của vật liệu chế tạo chi tiết, đặc biệt là các chi tiết phi kim
loại.
+ Giảm khả năng bôi trơn của dầu, tăng cờng độ mài
mòn cho các cặp chi tiết có chuyển động tơng đối với nhau.
+ Bó kẹt các chi tiết có chuyển động tơng đối với nhau
nh cặp pít tông xilanh; trục khuỷu-bạc lót ...
+ Giảm hệ số nạp dẫn đến giảm công suất động cơ
+ Gây kích nổ trong động cơ xăng.
Vì vậy yêu cầu đặt ra là phải giảm đợc nhiệt độ của
động cơ trong quá trình nó làm việc, giữ cho nhiệt độ của
các chi tiết không vợt quá giá trị cho phép, đảm bảo điều

kiện làm việc bình thờng của động cơ. Điều này đợc thực
hiện nhờ hệ thống làm mát của động cơ.
Tuy nhiên nếu cờng độ làm mát quá lớn, nhiệt độ các chi
tiết thấp, sẽ dẫn đến hiện tợng ngng tụ hơi nhiên liệu và

24


đọng bám trên bề mặt các chi tiết, rửa trôi lớp dầu bôi trơn,
làm cho các chi tiết bị mài mòn nhiều hơn. Đồng thời do
nhiệt độ thấp, độ nhớt của dầu bôi trơn sẽ thấp dẫn đến ma
sát giữa các chi tiết chuyển động tăng. Ngoài ra công suất
tiêu hao do các bộ phận của hệ thống làm mát nh bơm nớc ,
quạt gió ... cũng tăng, kết quả làm tăng tổn thất cơ giới của
động cơ.
Từ sự phân tích ở trên, ta thấy cân bằng nhiệt cho động
cơ có ý nghĩa quan trọng. Mục đích của bài toán cân bằng
nhiệt là tính toán lợng nhiệt chuyển đổi trong động cơ và
thờng là khâu cuối cùng trong công việc tính toán động cơ.
Giải quyết bài toán cân bằng nhiệt cho ta những lợi ích sau:
- Đa ra các biện pháp để giữ cho động cơ làm việc ổn
định ở nhiệt độ thích hợp trong tất cả các chế độ và điều
kiện vận hành. Đảm bảo sự làm việc bình thờng của các chi
tiết.
- Tính toán đợc trị số tổn thất nhiệt trong động cơ, giúp
ngời nghiên cứu có một hình dung cụ thể về mặt phân bố
năng lợng trong quá trình làm việc của động cơ và có thể
tìm ra đợc những giải pháp nhằm giảm thiểu sự mất mát
năng lợng hoặc sử dụng chúng vào trong các công việc có ích
khác.

- Tính toán các giá trị của tổn thất nhiệt trong động cơ,
trên cơ sở đó để tìm ra các biện pháp làm giảm bớt chúng
hoặc để sử dụng vào những mục đích có ích. Thí dụ: khi
biết đợc những giá trị của tổn thất nhiệt cho nớc làm mát,

25